CN106441782A - 一种往复式叶片尾迹发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于能源动力领域，涉及一种往复式叶片尾迹发生器，包括整体运动部分、实验段、曲柄连杆机构和变频电机。所述的实验段包括实验叶片、实验段端壁和导轨，导轨通过螺栓固定在实验段端壁下表面的外侧，实验叶片穿过实验段端壁上壁面通孔，通过匹配的螺纹孔固定在下壁面。所述的整体运动部分密封条、圆棒、支撑杆、支架；支架与密封条两侧的通孔用于安装支撑杆，支架与密封条中部的螺纹孔用于安装圆棒。所述的整体运动部分中的支架的一端与曲柄连杆机构连接，曲柄连杆机构通过变频电机带动。本发明能够解决模拟尾迹测试工况与真实工作工况差别较大的问题，具有通用性好、使用方便、易于实现的特点。

Description

一种往复式叶片尾迹发生器
技术领域
本发明属于能源动力领域，涉及一种往复式叶片尾迹发生器。
技术背景
在航空发动机的压气机和涡轮中，由于上、下游叶片排的存在，上游叶片产生的尾迹对下游叶片表面边界层的分离产生干涉作用。研究这种干涉作用对于提高航空发动机的效率和工作稳定性具有重要的意义。目前对于这种干涉作用所采用的有效研究手段——实验研究手段是十分基本和必要的，仍是现有的理论分析和数值计算方法无法替代的。普遍的实验研究手段是在平面叶栅实验的基础上，采用一定直径的圆棒模拟上游叶片尾迹，叶型的尾迹与具有同等阻力圆柱的尾迹有着同样的效果，圆棒的运动方式有平动和转动两种，即链式尾迹发生器和盘式尾迹发生器。
链式尾迹发生器采用链条带动圆棒，圆棒相对于叶栅进口边平动，虽然可以较好的模拟上游尾迹，但是在高速来流下会产生明显振动，影响测量精度，且链式尾迹发生器装置体积巨大，安装复杂；盘式尾迹发生器采用稳固轮盘带动圆棒，圆棒在运动过程中与进口边产生夹角，产生的尾迹会引起叶栅中气流分布不对称性，与真实尾迹有较大差别。同时，这两种尾迹模拟装置都存在着圆棒运动时气流泄漏，进而导致进口流场不均匀的缺点。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种往复式叶片尾迹发生器，更好地模拟真实叶片尾迹。
本发明的技术方案为：
一种往复式叶片尾迹发生器，包括整体运动部分、实验段、曲柄连杆机构8和变频电机。
所述的实验段包括实验叶片1、实验段端壁2和导轨3。所述的实验叶片1为测试叶片，其叶型根据测试内容可调；所述的方形实验段端壁2上壁面有与实验叶片1形状相同的通孔，下壁面内侧有螺纹孔，下壁面外侧有两排螺纹孔，在两排螺纹孔之间有一个长条形通孔；所述的实验段端壁2下壁面内侧上的螺纹孔位置与实验段端壁2上壁面的通孔相匹配，用于安装固定实验叶片1；所述的实验段端壁2下壁面外侧的两排螺纹孔和一个长条形通孔与导轨3上的螺纹孔和长条形通孔相匹配。所述的导轨3为内T型槽结构，导轨3通过螺栓固定在实验段端壁2下表面的外侧；所述的密封条4置于导轨3的T型槽内，用于连接整体运动部分与实验段，并对连接部分进行密封。
所述的整体运动部分密封条4、圆棒5、支撑杆6、支架7。所述的支架7两侧各有一个通孔，中部有螺纹孔，支架7为截面为矩形的长杆；所述的密封条4的两侧各有一个通孔，中部有螺纹孔；所述的支架7与密封条4的通孔和螺纹孔的个数及位置相匹配；支架7与密封条4两侧的通孔用于安装支撑杆6，支架7与密封条4中部的螺纹孔用于安装圆棒5。所述的整体运动部分中的支架7的一端与曲柄连杆机构8连接，曲柄连杆机构8通过变频电机带动。
所述的密封条4为厚度5mm的长条形铝板，靠近实验段的一侧具有密封功能的毛刷；所述的圆棒5的直径为2～4mm，材料为不锈钢。
本发明实验装置的运动过程为：变频电机旋转带动曲柄连杆机构，曲柄连杆机构带动支架做往复运动，支架带动圆棒在实验叶片前做往复式运动。圆棒在实验叶片前做往复式运动，对实验叶片前缘气流产生影响，模拟上游尾迹对下游叶片性能的影响。实验时，根据实验叶片的不同种类和安装位置，在圆棒向某一方向运动时，进行实验数据的采集，在圆棒向另外一侧方向运动时，停止试验数据的采集。
本发明的有益效果为：1)相比较链式尾迹发生器，很好地解决了高速来流下的圆棒震动问题；相比较盘式尾迹发生器，很好地解决了圆棒与叶片进口边的夹角问题。2)由于导轨和密封条装置的设计，避免了实验过程中流场气流泄漏、影响实验精度的问题，使测试的叶片尾迹性能数据更接近真实叶片尾迹。3)由于本装置的圆棒更换方便，调整圆棒节距简单，可以进行不同叶型、不同尾迹频率和强度的实验测试，具有通用性好、使用方便、易于实现的特点。
附图说明
图1为往复式叶片尾迹发生器的总体结构示意图。
图2为圆棒、支架、密封条、支撑杆组成的整体运动部分示意图。
图3为实验叶片、实验段端壁、导轨的连接示意图。
图4为往复式叶片尾迹发生器的使用方法示意图。
图5为支架示意图。
图6为密封条示意图。
图7为导轨示意图。
图中：1为实验叶片；2为实验段端壁；3为导轨；4为密封条；5为圆棒；6为支撑杆；7为支架；8为曲柄连杆机构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明：
本装置安装在平面叶栅吹风试验台上，如图1所示，包括整体运动部分、实验段、曲柄连杆机构8和变频电机。方形实验段端壁2上壁面有与实验叶片1形状相同的6～8个通孔，下壁面内侧有6～8个螺纹孔，下壁面外侧有两排共10个螺纹孔，在两排螺纹孔之间有一个长条形通孔；所述的实验段端壁2下壁面内侧上的6～8个螺纹孔位置与实验段端壁2上壁面的通孔相匹配，用于安装固定实验叶片1；所述的实验段端壁2下壁面外侧的两排10个螺纹孔和一个长条形通孔与导轨3上的螺纹孔和长条形通孔相匹配；所述的实验叶片1穿过实验段端壁2上壁面通孔，通过匹配的螺纹孔固定在下壁面。所述的导轨3为内T型槽结构，导轨3通过螺栓固定在实验段端壁2下表面的外侧；所述的密封条4置于导轨3的T型槽内，用于连接整体运动部分与实验段，并对连接部分进行密封。
所述的整体运动部分密封条4、圆棒5、支撑杆6、支架7。所述的支架7两侧各有一个通孔，中部有6～10个螺纹孔，支架7为截面为矩形的长杆；所述的密封条4的两侧各有一个通孔，中部有6～10个螺纹孔；所述的支架7与密封条4的通孔和螺纹孔的个数及位置相匹配；支架7与密封条4两侧的通孔用于安装支撑杆6，支架7与密封条4中部的螺纹孔用于安装圆棒5。所述的整体运动部分中的支架7的一端与曲柄连杆机构8连接。
曲柄连杆机构8通过变频电机带动，曲柄连杆机构带动支架做往复运动，支架带动圆棒在实验叶片前做往复式运动。圆棒在实验叶片前做往复式运动，模拟上游尾迹对下游叶片性能的影响。实验时，根据实验叶栅的不同种类和安装位置，在圆棒向某一方向运动时，进行实验数据的采集，在圆棒向另外一侧方向运动时，停止试验数据的采集。图4为往复式叶片尾迹发生器的使用方法示意图，图中空心箭头为实验气流方向，实心箭头为圆棒的往复式运动方向。
具体实施方式(1)，通过控制变频电机的转速，可以改变圆棒的不同运动速度，达到控制圆棒每分钟通过叶片前部的数量和频率，能够模拟动、静叶片之间的尾迹数量。
具体实施方式(2)，通过改变圆棒的直径，可以调整圆棒的尾迹强度和尾迹脱落频率。
具体实施方式(3)，通过改变圆棒在支架上的间距，可以控制在单位时间内通过一个叶片通道内的尾迹频率。
综上所述，本发明能够比较真实的模拟动、静叶片之间的尾迹相互作用，完成尾迹与边界层之间相互干涉作用测试、不同尾迹强度测试、不同单位时间内尾迹通过频率测试；能够模拟动、静叶片之间的尾迹相互作用，解决了模拟测试工况与真实工作工况差别较大的问题，具有通用性好、使用方便、易于实现的特点。

Claims (8)

1.一种往复式叶片尾迹发生器，其特征在于，该往复式叶片尾迹发生器包括整体运动部分、实验段、曲柄连杆机构(8)和变频电机；
所述的实验段包括实验叶片(1)、实验段端壁(2)和导轨(3)；所述的实验叶片(1)为测试叶片，其叶型由测试内容确定；所述的方形实验段端壁(2)上壁面有与实验叶片(1)形状相同的通孔，下壁面内侧有与上壁面通孔相匹配的螺纹孔，用于固定安装实验叶片(1)；所述的方形实验段端壁(2)下壁面外侧的两排螺纹孔和两排螺纹孔之间的一个长条形通孔与导轨(3)上的螺纹孔和长条形通孔相匹配，用于固定安装导轨(3)；所述的密封条(4)置于导轨(3)的T型槽内，用于连接整体运动部分与实验段，并对连接部分进行密封；
所述的整体运动部分密封条(4)、圆棒(5)、支撑杆(6)、支架(7)；所述的支架(7)两侧各有一个通孔，中部有螺纹孔，支架(7)为截面为矩形的长杆；所述的密封条(4)的两侧各有一个通孔，中部有螺纹孔；所述的支架(7)和密封条(4)的通孔和螺纹孔的个数及位置相匹配；支架(7)与密封条(4)两侧的通孔用于安装支撑杆(6)，支架(7)与密封条(4)中部的螺纹孔用于安装圆棒(5)；所述的整体运动部分中的支架(7)的一端与曲柄连杆机构(8)连接，曲柄连杆机构(8)通过变频电机带动。
2.根据权利要求1所述的一种往复式叶片尾迹发生器，其特征在于，所述的导轨(3)为内T型槽结构。
3.根据权利要求1或2所述的一种往复式叶片尾迹发生器，其特征在于，所述的方形实验段端壁(2)上壁面通孔个数和下壁面内侧螺纹孔个数相同。
4.根据权利要求1或2所述的一种往复式叶片尾迹发生器，其特征在于，所述的密封条(4)为厚度5mm的长条形铝板，靠近实验段的一侧具有密封功能的毛刷。
5.根据权利要求3所述的一种往复式叶片尾迹发生器，其特征在于，所述的密封条(4)为厚度5mm的长条形铝板，靠近实验段的一侧具有密封功能的毛刷。
6.根据权利要求1或2或5所述的一种往复式叶片尾迹发生器，其特征在于，所述的圆棒(5)的直径为2～4mm，材料为不锈钢。
7.根据权利要求3所述的一种往复式叶片尾迹发生器，其特征在于，所述的圆棒(5)的直径为2～4mm，材料为不锈钢。
8.根据权利要求4所述的一种往复式叶片尾迹发生器，其特征在于，所述的圆棒(5)的直径为2～4mm，材料为不锈钢。
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